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Stress ossidativo e sport: un equilibrio difficile

Sicuramente avrete sentito parlare dei famosi radicali liberi o dell’ancora più nominato stress ossidativo. Due nemici da sconfiggere e molte volte a suon di integratori (anche auto-prescritti). Ma conosciamo davvero l’importanza dei radicali liberi? Come si può trovare invece un equilibrio dinamico tra stress ossidativo e antiossidanti? Scopriamolo insieme.

Il background scientifico

Il panorama scientifico si è notevolmente arricchito negli ultimi anni di ulteriori evidenze riguardanti l’aumentata produzione di radicali liberi e di specie reattive dell’ossigeno durante l’esercizio fisico. L’ipotesi di base nasce dal fatto che la semplice respirazione cellulare determina la produzione di radicali liberi e un aumentato consumo di ossigeno. Ciò si acuisce durante l’esercizio fisico, soprattutto in quello di lunga durata.

I meccanismi principali sono due:

  1. la produzione dell’anione superossido (O₂) nei mitocondri che aumenta considerevolmente durante l’esercizio fisico, specialmente quando c’è un incremento del flusso di ossigeno di 10 o 20 volte a livello delle fibre muscolari. Tutte le attività aerobiche protratte nel tempo, infatti, portano a un aumento del contenuto mitocondriale nei muscoli contribuendo alla produzione dei radicali liberi.
  2. ischemia/riperfusione in particolar modo nei soggetti non allenati, causate da variazioni distrettuali del flusso sanguigno. Infatti, durante l’esercizio fisico, il flusso ematico si riduce sensibilmente in alcuni distretti del corpo (apparato digerente) a favore di un aumento in quelli muscolari. Ciò causa una parziale mancanza di ossigeno nei primi, i quali, quando riossigenati, possono andare incontro a un’esaltazione della produzione di radicali liberi.

Questi fenomeni sono responsabili dell’insorgenza dei dolori muscolari e del rilascio in circolo di proteine muscolari non enzimatiche (mioglobina) ed enzimatiche (creatinfosfatochinasi, lattico deidrogenasi, etc). La liberazione di queste proteine perdura per 24-48 ore dopo lo sforzo muscolare e ne consegue una compromissione della funzionalità muscolare dovuta alla distruzione delle fibre muscolari, quindi una riduzione della performance.

Tuttavia, l’allenamento continuo e strutturato nel tempo, sebbene da un lato aumenti lo stress ossidativo, dall’altro stimola fenomeni adattativi che proteggono l’organismo. Pertanto gli atleti sono di gran lunga più protetti dagli effetti dannosi dei radicali liberi!

Chi sono questi fantomatici nemici?

Con il termine “radicale libero” si definisce qualunque specie chimica capace di esistenza indipendente, che contiene uno o più elettroni spaiati (liberi) nell’orbitale atomico più esterno. Quest’ultima caratteristica li rende delle specie altamente reattive e instabili che tendono a reagire con atomi o molecole vicine per sottrargli o cedergli un elettrone, comportandosi pertanto come ossidanti (accettori di elettroni) o riducenti (donatori di elettroni). Con questo processo di ossidoriduzione si esplica la loro tossicità a carico di quasi tutte le molecole biologiche, in particolare:

  • DNA (mutazioni carcinogenetiche e danni cellulari)
  • proteine (alterazione degli enzimi – soprattutto fruttochinasi e complesso I della catena respiratoria mitocondriale – e del turnover proteico)
  • lipidi (specialmente i fosfolipidi delle membrane che perdono così struttura e funzione, nonché alterazione dello stato redox muscolare che è correlato alla sensazione di fatica e alle lesioni sia muscolari sia tendinee).

I radicali liberi si formano fisiologicamente nel nostro organismo a causa di numerose reazioni biochimiche, soprattutto nelle cellule che sfruttano l’ossigeno (“paradosso della vita aerobica”). Tuttavia, altre cause sono rappresentate da fattori esogeni quali:

  • fumo di sigaretta
  • alcool
  • alcuni farmaci
  • affumicamento e cottura alla griglia degli alimenti
  • inquinamento atmosferico

Le specie reattive dell’ossigeno, chiamate ROS, come ad esempio l’anione superossido, il perossido di idrogeno e l’ossigeno singoletto, sono particolarmente pericolosi, poiché in grado di innescare reazioni a catena fino alla perossidazione degli acidi grassi polinsaturi (PUFA) delle membrane cellulari. L’accumulo incontrollato di questi radicali liberi può causare stress ossidativo, una condizione importante nella genesi di molte malattie: cancro, aterosclerosi, malattie neurodegenerative, invecchiamento etc.

Chi ci difende?

Fortunatamente, l’organismo umano è provvisto di sistemi biochimici chiamati “scavengers” (spazzini) in grado di rimuovere i radicali liberi collaborando sinergicamente tra loro. Tali sostanze non sono altro che i famosi antiossidanti! Essi ritardano o inibiscono l’ossidazione dei substrati. Ma andiamo a vedere quali sono i loro meriti nello specifico:

  • impediscono la formazione di specie reattive e radicali dell’ossigeno
  • rimuovono i radicali liberi
  • rimuovono i catalizzatori metallici
  • rimuovono i radicali organici

L’importanza dell’alimentazione

Esistono due tipi di antiossidanti: gli antiossidanti endogeni, come ad esempio gli enzimi, e gli antiossidanti esogeni. Questi ultimi provengono dagli alimenti e i principali sono:

  • vitamina E contenuta in oli, verdure, noci, semi,
  • vitamina C in frutta e verdura
  • beta-carotene nelle verdure
  • flavonoidi in bevande quali tè e vino rosso, verdure, frutta
  • licopene nelle verdure (soprattutto pomodori)
  • resveratrolo nella frutta (soprattutto uva a buccia scura) e vino rosso
  • ubichinone in oli, noci, verdure, legumi, carne, pesce

Nella popolazione generale, ma soprattutto negli atleti agonisti (a causa dell’aumentato stress ossidativo come dicevamo) è necessario mantenere un adeguato bilanciamento dell’assunzione di sostanze antiossidanti, favorendo un adeguato apporto di frutta e verdura (5 porzioni al giorno, seguendo la stagionalità e variando il più possibile) e limitando l’integrazione con antiossidanti.

Lo sapevi che i radicali liberi sono fondamentali?

È fondamentale mantenere una sorta di equilibrio dinamico tra stress ossidativo e antiossidanti: un eccesso, in entrambi i casi, è dannoso. Concetto imprescindibile è il fondamentale ruolo dei radicali liberi nel nostro organismo:

  • sono essenziali per il nostro sistema immunitario
  • sono molecole segnale e possono contribuire alla regolazione di importanti fattori di trascrizione (NF-κB e PGC-1α) che regolano la sintesi di enzimi antiossidanti, la biogenesi dei mitocondri, i processi di riparazione e crescita delle miofibrille che permettono a loro volta recupero e crescita del muscolo
  • occorrono alle cellule per la maturazione di alcune strutture

Gli integratori sono davvero necessari?

I radicali liberi non sono quindi solamente un prodotto di scarto da eliminare bombardandosi di integratori di antiossidanti. Infatti, numerosi studi hanno dimostrato come l’integrazione non sia così efficace come millantata né nella prevenzione né nel trattamento di patologie ma anzi che sia associata ad una maggiore mortalità in quanto interferisce con i processi fisiologici dei radicali liberi. Occorre anche considerare che gli integratori di antiossidanti non riescono spesso a fornire queste sostanze in maniera totalmente biodisponibile per l’organismo, in quanto molti nutrienti per poter esplicare la loro azione hanno bisogno di altri componenti nutrizionali che solo gli alimenti hanno!

Integratori alimentari: la normativa e l'uso razionaleUn regime nutrizione corretto, invece, tiene conto delle esigenze individuali e può benissimo fornire tutte quelle sostante nutrizionali antiossidanti identificate come fattori protettivi. Unica eccezione sono quelle situazioni nutrizionali caratterizzate dalla necessità di contenere gli apporti energetici quotidiani. Ad esempio nelle categorie più basse delle discipline di sport da combattimento e del sollevamento pesi, o in quegli sport dove la tecnica è favorita da un basso peso, quali la ginnastica artistica, la marcia e le discipline in generale di lunga durata. Solo in tal caso il regime nutrizionale potrebbe non garantire una copertura dei fabbisogni di questi nutrienti ad azione protettiva e presentarsi il bisogno di integrarli.

Referenze

  • Lamprecht M. et al., Antioxidants in Sport Nutrition, Boca Raton (FL), CRC Press, 2015
  • Brieger K. et al., Reactive oxygen species: from health to disease, Swiss Med Wkly, 2012
  • Valko M. et al., Free radicals and antioxidants in normal physiological functions and human disease, Int J Biochem Cell Biol., 2007
  • Bjelakovic G. et al., Antioxidant supplements for prevention of mortality in healthy participants and patients with various diseases, Cochrane Database Syst Rev, 2012
  • Seifried HE et al., A review of the interaction among dietary antioxidants and reactive oxygen species, J Nutr Biochem, 2
  • Pingitore A. et al., Exercise and oxidative stress: potential effects of antioxidant dietary strategies in sports, Nutrition, 2015
  • Giampietro Michelangelo, L’alimentazione per l’esercizio fisico e lo sport, Il Pensiero Scientifico Editore, Roma, 2005
  • Close GL. et al, The emerging role of free radicals in delayed onset muscle soreness and contraction-induced muscle injury, Comp Biochem Physiol A Mol Integr Physiol, 2005
  • Scott K Powers et al., Reactive oxygen and nitrogen species as intracellular signals in skeletal muscle, J Physiol, 2011 007
  • Pingitore A. et al., Exercise and oxidative stress: potential effects of antioxidant dietary strategies in sports, Nutrition, 2015
  • Giampietro Michelangelo, L’alimentazione per l’esercizio fisico e lo sport, Il Pensiero Scientifico Editore, Roma, 2005
  • Close GL. et al, The emerging role of free radicals in delayed onset muscle soreness and contraction-induced muscle injury, Comp Biochem Physiol A Mol Integr Physiol, 2005
  • Scott K Powers et al., Reactive oxygen and nitrogen species as intracellular signals in skeletal muscle, J Physiol, 2011
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